Theoretical study of vortex states and superconducting properties in multi-orbital electronic system

多轨道电子系统涡旋态与超导特性的理论研究

• 批准号: 21K03471
• 负责人: 市岡 優典
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03471/
• 关键词: 超伝導渦糸状態; 磁場中物性; ネマティック超伝導; 鉄系超伝導体; 多軌道電子系; 物性理論; 銅酸化物高温超伝導体; 超伝導; 磁束・渦糸状態

鉄系超伝導体FeSe の2回対称なネマティック超伝導の渦糸状態を主な対象とし、多軌道電子系超伝導における磁場下の渦糸状態での物性を解明することを目的に、超伝導渦糸状態の空間構造と物性について定量的理論計算を実施する手法の開発を進めている。超伝導渦糸状態の空間構造と物理量の理論計算手法は、これまで独自に開発してきた渦糸格子でのEilenberger 理論計算をベースにして研究を進め、この手法の中でネマティック超伝導の特徴を考慮できるように発展させている。前年度の研究では、超伝導ギャップの2回対称性の効果に加え、フェルミ面形状の2回対称性を考慮に入れて渦糸状態の空間構造を評価する理論計算手法を開発したが、1つのフェルミ面のみを抜き出して扱うモデルであった。しかし、実際のFeSeは複数のフェルミ面からなるため、STM実験との比較などにおいて、他のフェルミ面からの寄与の評価が検討課題となっていた。そこで、FeSeのネマティック電子状態に対する第一原理電子状態計算から得られた多軌道tight-bindingモデルによる多バンドフェルミ面と実験で観測された異方的超伝導ギャップ構造を考慮できる計算手法を開発し、渦糸まわりの局所電子状態の理論計算結果から、走査型トンネル顕微鏡で観測された渦糸像における多バンド構造の寄与を解明する研究を進めた。また、ここで開発した計算手法を応用して、銅酸化物高温超伝導体La_2-x_Sr_x_CuO_4_のフェルミ面形状を考慮したEilenberger理論計算により、渦糸格子変形に伴う自由エネルギーの変化を定量的に計算し、安定な渦糸格子形状の磁場変化を理論評価した。そして、高磁場で正方格子の方位が45度回転する転移が存在することを示し、この系におけるパルス強磁場下の超音波実験で観測された異常を説明することに成功するなど、他の系への研究の展開も進めている。

The physical properties of vortex state in magnetic field of FeSe superconductors with 2-loop symmetry and multi-orbit electron system superconductors are analyzed. The spatial structure and physical properties of vortex state in FeSe superconductors are analyzed. The spatial structure of the state of superconductivity and the theoretical calculation method of physical quantities are developed independently by Eilenberger's theoretical calculation of vortex lattice. In the previous year's research, the theoretical calculation method for the evaluation of the spatial structure of vortex states was developed by considering the effect of the symmetry of the superconductivity and the symmetry of the surface shape. FeSe is the most important element in the study. FeSe is the most important element in the study. First Principle Calculation of Electronic State of FeSe and FeSe Multi-Orbit Tight-Binding Theory and Theory Calculation of Electronic State of FeSe and FeSe Research on the structure and resolution of multi-dimensional structures by micro-mirror Eilenberger's theoretical calculation of La_2-x_Sr_x_CuO_4_surface shape of copper oxides at high temperature is considered. The calculation of vortex lattice shape is accompanied by free generation and quantitative calculation of stable vortex lattice shape and magnetic field transformation are theoretically evaluated. The orientation of square lattice in high magnetic field is shifted by 45 degrees, and the ultrasonic wave measurement in high magnetic field is explained successfully.

项目成果

Evidence for a Square-Square Vortex Lattice Transition in a High-Tc Cuprate Superconductor

高温铜酸盐超导体中方-方涡旋晶格转变的证据

• DOI: 10.1103/physrevlett.129.067001
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review Letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: Campbell D.J.;Frachet M.;Benhabib S.;Gilmutdinov I.;Proust C.;Kurosawa T.;Momono N.;Oda M.;Horio M.;Kramer K.;Chang J.;Ichioka M.;LeBoeuf D.
• 通讯作者: LeBoeuf D.

ネマティック超伝導体FeSeの渦糸電子状態についての理論評価

向列型超导体 FeSe 涡旋电子态的理论评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 苙口友隆;市岡優典，上田貴裕，安立裕人
• 通讯作者: 市岡優典，上田貴裕，安立裕人

Universite de Toulouse(フランス)

图卢兹大学（法国）

Universitat Zurich(スイス)

苏黎世大学（瑞士）

ネマティック超伝導体FeSeでの渦糸電子状態の理論評価

向列超导体 FeSe 中涡旋电子态的理论评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 苙口友隆;市岡優典，上田貴裕，安立裕人;岡本光・荒木武昭;市岡優典，上田貴裕，安立裕人
• 通讯作者: 市岡優典，上田貴裕，安立裕人